鳳鳴亮LT-300型石墨板非接觸激光測厚與厚度分選機(jī)
2021/12/17
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鳳鳴亮的非接觸激光在線測厚儀用于用于氮化鋁板測厚
氮化鋁基板非接觸激光在線測厚和合格與否判決機(jī)初步方案
一、客戶基本測厚要求：
1,測量對象：氮化鋁基板（重：100g）
基板尺寸范圍：正方塊,小114 mm*114 mm，大124mm*124mm，
厚度范圍:小0.25 mm，大1.5mm，
2,分檢判決標(biāo)準(zhǔn)：
合格: 0.381 mm +/-0.03 mm; 板內(nèi)9點(diǎn)厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.381 mm +/-0.04 mm; 板內(nèi)9點(diǎn)厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.381 mm +/-0.05 mm; 板內(nèi)9點(diǎn)厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.5 mm +/-0.03 mm; 板內(nèi)9點(diǎn)厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.5 mm +/-0.04 mm; 板內(nèi)9點(diǎn)厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.5 mm +/-0.05 mm; 板內(nèi)9點(diǎn)厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.762 mm +/-0.05 mm; 板內(nèi)9點(diǎn)厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
超出上面誤差范圍的為不合格品.且需要電腦保留數(shù)據(jù).
將上面用戶的具體判決標(biāo)準(zhǔn)抽象為算法:
設(shè): f(x,y)為厚度函數(shù),單位為:mm
X的定義域?yàn)? 0.1≤x≤1.5
y的定義域?yàn)? 0.01≤y≤0.05
則: x-y≤f(x,y) ≤x+y;
MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025
且:[x-y≤f(x,y) ≤x+y]AND {MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025}=true
3,產(chǎn)品測厚要求
每張板測量9個(gè)點(diǎn)，分三行排列，如下圖視：
二、系統(tǒng)架構(gòu)
為了實(shí)現(xiàn)對正方塊板：114 mm*114 mm 和124 mm X124mm；厚：0.25 mm ~1.5mm板塊的在線動態(tài)非接觸高精度激光測厚與厚度合格與不合格的分揀功能，我們建意用一臺LTG-680型激光在線測厚儀做X-Y二維掃描步進(jìn)定點(diǎn)測量板塊各位置（9點(diǎn)）的厚度（本型號激光在線測厚儀掃描寬度可達(dá)：680mm；厚度范圍：0.02 mm -6mm；測量精度：+/-0.002mm）。同時(shí)增設(shè)自動吸盤上料系統(tǒng)和自動板厚分檢判決系統(tǒng)，構(gòu)成一套自動化的氮化鋁板測厚和厚度合格與否判決生產(chǎn)線，系統(tǒng)架構(gòu)圖如下圖：
上位管理機(jī)
三、系統(tǒng)工作原理
1,系統(tǒng)設(shè)計(jì)
如上圖所示，待測的基板按要求放到*位置（吸盤可到位），上料系統(tǒng)受上位計(jì)算機(jī)控制。LTG-680激光在線測厚儀安裝在二維定點(diǎn)掃描架上，可做X-Y移動定位，受單片機(jī)和上位機(jī)聯(lián)合控制，完成對氮化鋁板塊的測厚任務(wù)。厚度分選機(jī)構(gòu)受單片機(jī)和上位機(jī)聯(lián)合控制，實(shí)施合格板，超厚板，超薄板的分檢判斷。激光在線測厚儀的軟件界面圖如下：
[測厚軟件界面1]
上位計(jì)算機(jī)的軟件界面目前還沒有。
2,工作原理
系統(tǒng)接收啟動信號，開始工作：首先，檢測設(shè)定的待測板材型號，按照選定的型號啟動相應(yīng)定位程序，然后定位程序發(fā)出控制脈沖（不同定位程序所發(fā)脈沖數(shù)不同），引導(dǎo)真空吸吊機(jī)夾具移動到待測板材上方，將板材吊起并運(yùn)送到自動測試平臺上。自動測試平臺根據(jù)電腦設(shè)定板材尺寸啟動相應(yīng)脈沖移動程序，控制平臺托舉板材送至激光測厚儀的有效測量范圍，沿三條線進(jìn)行掃描測厚，電腦系統(tǒng)根據(jù)不同尺寸板材的設(shè)定，記錄輸出脈沖信號數(shù)量，從而計(jì)算出激光測厚儀測厚點(diǎn)在板材上的位置(軟件只記錄9點(diǎn)位置的厚度值,其他位置的厚度值不參與合格與否之判決)，在需要測試的點(diǎn)位將測厚數(shù)據(jù)存儲下來并在電腦上顯示。后，按照待測板材是否合格啟動相應(yīng)定位程序，引導(dǎo)真空吸吊機(jī)夾具將板材吊起送至*位置，完成一個(gè)檢測周期。
四、測量中的同步和位置傳感問題
氮化鋁板是一張，一張傳送過來的，所以，上料機(jī)下方有無板，板子有無傳送到位，激光在線測厚儀下方有無被測板，測量后板子有無成功分選取走等，這些都需求有一套完整的檢測系統(tǒng)來完成，故，還要設(shè)計(jì)一套位置檢測裝置。另外，上料，測厚，判決這三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的協(xié)同，互聯(lián)，互鎖等邏輯也要設(shè)計(jì)一套控制軟件來實(shí)施。
五、上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它從激光測厚儀獲取氮化鋁板塊的各區(qū)域的厚度數(shù)據(jù)并根據(jù)判決規(guī)律控制分選機(jī)購?fù)瓿煞诌x功能。同時(shí)它也是整套系統(tǒng)的控制中心，它可控制上料機(jī)，測厚機(jī)，判決機(jī)三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的協(xié)同工作，互聯(lián)通信，互鎖邏輯，使三個(gè)動作機(jī)構(gòu)能協(xié)同工作，完成自動氮化鋁板塊測厚和厚度合格與否的判決工作。
六、自動化測厚系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)組成（共六部份）
上料系統(tǒng)
測試平臺
測厚儀隨動伺服系統(tǒng)
分揀判決系統(tǒng)
上位控制電腦
控制箱
上料系統(tǒng)
組成
真空吸吊機(jī)
龍門式XYZ軸滑臺（對小板塊，不需要龍門式）
位置傳感器
單片機(jī)（含待開發(fā)軟件）;可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
將待測板材提送至測試平臺，由測厚儀進(jìn)行測試。
測試平臺
組成
不銹鋼工作臺
位置傳感器
傳感器支架
作用
安裝相應(yīng)位置傳感器，使真空吸吊機(jī)能將待測板材正確擺放到測試初始位置，由測厚儀進(jìn)行測試。
測厚儀隨動伺服系統(tǒng)
組成
十字式XY軸滑臺
滑臺支架
位置傳感器
單片機(jī)（含待開發(fā)軟件）;可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
按照單片機(jī)給出的控制信號，將測厚儀移動到待測板材*位置進(jìn)行測量。
分揀系統(tǒng)
組成
真空吸吊機(jī)
龍門式XYZ軸滑臺(對小板塊，不需要龍門式)
位置傳感器
氣動式換向器
單片機(jī)（含待開發(fā)軟件）; 可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
按照單片機(jī)控制，在有需要時(shí)將待測板材換向，供測厚儀測試，對需要進(jìn)行標(biāo)識的板材進(jìn)行噴碼。測試完畢后將板材提送*位電腦*的堆放區(qū)域。
上位控制電腦
組成
電腦主機(jī)
顯示器
單片機(jī)（含待開發(fā)軟件）; 可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
獲取測厚儀的數(shù)據(jù)，將每個(gè)測試點(diǎn)的數(shù)據(jù)記錄下來，然后與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果，控制分揀系統(tǒng)將板材堆放到相應(yīng)位置。
控制箱
組成
控制箱體
空氣開關(guān)
保護(hù)電路
直流電源
單片機(jī)（含待開發(fā)軟件）; 可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
接線柱
作用
為各個(gè)單元提供電源，集中布置各個(gè)單元控制單片機(jī)，各個(gè)單元控制按鈕集中接線。測試參數(shù)設(shè)定。
軟件算法(厚度分檢判決)
設(shè): f(x,y)為厚度函數(shù),單位為:mm
X的定義域?yàn)? 0.1≤x≤1.5
y的定義域?yàn)? 0.01≤y≤0.05
則: x-y≤f(x,y) ≤x+y;
MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025
且:[x-y≤f(x,y) ≤x+y]AND {MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025}=true
流程圖
